DE1659249A1

DE1659249A1 - Verbundmaterial,insbesondere fuer Bauzwecke,und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE1659249A1
Application number: DE19671659249
Authority: DE
Inventors: Kazuo Suzukawa
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1966-06-23
Filing date: 1967-06-20
Publication date: 1971-11-11
Also published as: GB1196301A; US3607605A

Description

Dipl.-Bng. l-lem,

Patentanwalt
8 Mönchen 61, Cosimastrofce 81 · Telefon; (0811) 483820 · Telex. 05-24351 ' ® ^ " ^ ^ "

16.6 1967 L 7971 /to,

Toray Engineering Co , Ltd.

No. 21, Joan-cho, Kita-ku, Osaka-shi, Japan

Verbundmaterial insbesondere für Bauzwecke und Verfahren zu dessen

Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf Verbundmaterialien insbesondere für Bauzwecke.

Nach bekannten Verfahren zum Herstellen solcher Verbundmaterialien werden Schichtstoffe mit einem zwischengelagerten Kernstoff entweder verbunden, während sich beide noch in teigigem Zustand befinden, oder mit einem Bindemittel vereinigt, nachdem ihnen ihre jeweilige Form verliehen wurde. Im erstgenannten Fall ist jedoch die Festigkeit der Bindung, die von der jeweiligen, dem Stoff innewohnenden Haftfähigkeit abhängt, nicht ausreichend, um verschleißfest zu sein oder Belastungen durch Stoßeinwirkung auszuhalten, während im zweiten Fall die durch das Bindemittel gewährte Festigkeit in großem Maße durch die Oberflächenbeschaffenheit jedes Stoffes beeinflußt wird und ebenfalls keine genügend große Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß sowie gegen Erschütterungen oder Stoß gewährleistet»

Die Hauptaufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, ein Verbundmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen, das

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eine starke Bindung zwischen den Deckplatten und dem zwischengelagerten Kernmaterial aufweist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darin zu sehen, Verbundmaterial und ein Verfahren zu dessen Herstellung zur Verfügung zu stellen, das eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Verschleiß und gegen Erschütterungen oder Stoß sowie gegen wiederholte Belastungen aufweist.

Eine letzte Aufgabe der Erfindung ist schließlich darin zu sehen, Verbundmaterial mit höherer Bruchfestigkeit, Elastizität und Widerstandsfähigkeit gegenüber Biege- oder Scherkräften zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß in erster Linie dadurch gelöst, daß zwischen zwei äußeren Deckplatten ein mit Fasermaterialien zersetzter Schaumzement als Füllmaterial und als die Platten gegeneinander festlegender Kern angeordnet wird.

Weitere erfindungswesentliche Merkmale werden an Hand der beigefügten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutern, näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig 1 ein schematisches Blockdiagramm zur Veranschaulichung

der einzelnen Verfahrens schritte, Fig. 2 eine graphische Darstellung der Belastungseigenschaften

des Fasermaterials, das als Füll- bzw. Kernmaterial

Verwendung findet,
Fig. 3, 4 und 5

schematische Darstellungen eines Ausführungsbeispiels

nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig. 6 eine Perspektivansicht, bei der die vordere Deckplatte

teilweise weggebrochen dargestellt ist, um den Aufbau

des Verbundmaterials zu zeigen,

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Fig. 7, 8, 9 und 10

schematische Darstellungen eines weiteren Ausführungs-

beispiels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, Fig 11 eine Perspektivansicht einer Deckplatte zur Verwendung

bei einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig 12 eine Perspektivansicht, bei der die vordere Deckplatte

.. —teilweise weggebrochen dargestellt ist, um den Aufbau

des Verbundmaterials gemäß einem weiteren Ausführungs-

beispiel zu zeigen.

Erfindungsgemäß umfaßt die Herstellung eines Verbundmaterials drei Hauptverfahrensschritte, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist: der erste Verfahrensschritt beinhaltet die Herstellung des zwischengelagerten Fülloder Kernmaterials, das sich aus Zementpaste mit beigemischten Fasermaterialien zusammensetzt; der zweite Verfahrensschritt umfaßt die Vorbereitung der Oberflächen von Deckplatten und der dritte Verfahrens schritt besteht aus dem Verbinden der Deckplatten mit dem zwischengelagerten Füll- oder Kernmaterial.

Die Schaumzementpaste, die als Füllmaterial des erfindungsgemäßen Verbundmaterials Verwendung findet, ist aus Wasser. Oberflächenaktivierungsmitteln, Metallpulver. Katalysatoren und Fasermaterialien zusammengesetzt; ihre Bestandteile werden in einem Senkrecht-Zentrifugalmischer bei einer Drehzahl von 2^0-300 U/min miteinander vermischt.

Der Katalysator dient dazu, die Schäumge^chwindigkeit der Zementpaste nach dem" Mischen zu regulieren. Flüssiges Paraffin oder Bitumenemulsion beschleunigen die Bildung der Zementpaste, während Natriumhydroxyd oder Calciumcyanid bewirken, daß der Schaum der Zementpasteeich auflöst.

Als Fasermaterialien eigneten sich für die Durchführung des Verfahrene insbesondere solche einheitliche oder gemischte Fasermaterialieni die

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der Gruppe der normalen Stapelfasern, Mehrfachfäden, Einfachfäden, bandförmigen Fasern und Kurzfasern entstammen, in besonderem Maße synthetische Fasern aus Polypropylen, Nylon, Polyester und Vinylidenchlorid.

Fig. 2 zeigt Dehnungskurven des als Füllmaterial verwendeten, Polypropylen-Fasern enthaltenden Schaumzements; dabei gibt die Ordinate die Biegebeanspruchung in kg und die Abszisse die Dehnung in mm an. Kurve 1 stellt die Werte dar, die sich bei 0, 9 Gewichts-% an Polypropylen-Fasern des Zementpastegemisches ergeben; Kurve 2 ergibt sich bei 0, ξ> Gewichts-%; Kurve 3 bei 0, 3 Gewichts-% und Kurve 4 bei 0, 1 Gewichts-%. Je größer der Anteil des Fasermaterials am Zementpastegemisch ist, desto größer ist auch die Widerstandsfähigkeit des Verbundzements gegenüber Biegekräften, wie aus der Darstellung zu ersehen ist. Der Anteil des in dem Zementpastegemisch enthaltenen Fasermaterials soll 10 Gewichts-% oder weniger betragen. Anstelle des oben beschriebenen Fasermaterials kann man auch je nach den Erfordernissen des Verwendungszwecks Asbestfasern oder Glasfasern der Zementpaste zugeben.

Zur Vorbereitung der Deckplatten wird vorzugsweise deren eine Fläche aufgerauht, und diese aufgerauhte Fläche wird dann mit einem geeigneten Bindemittel bestrichen, um zwischen den Deckplatten und dem Füllmaterial eine festere Verbindung herzustellen. Die Deckplatten können je nach Verwendungszweck Gipsplatten, Fournierholzplatten oder Kunstharzplatten sein. Das Bindemittel soll erfindungsgemäß ein Gemisch von Klebemitteln, z. B Latex, und Zement sein, wobei 20-40 Gewichts-% des Bindemittels Zement sein soll.

In den Figuren 3, 4 und 5 ist das Verbinden des Füllmaterials mit den Deckplatten dargestellt. Vor dem Zusammenfügen werden die, wie oben beschrieben, vorbereiteten Deckplatten 5, S' so aufgestellt und gehalten, daß die aufgerauhten und mit Bindemittel 6, 6' bestrichenen Oberflächen

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in einem, den Erfordernissen des Verwendungszwecks entsprechenden Abstand gegenüberliegen. Danach wird die im vorhergegangenen Verfahrensschritt vorbereitete Schaumzementpaste 7 allmählich in den Raum zwischen den Deckplatten 5, 5' eingefüllt, wie in Fig. 4 dargestellt ist- Die Deckplatten 5, 5' und die Zementpaste 7 ruhen mehr als 8 Stunden; die Schaumzementpaste 7 dehnt sich allmählich aus; das die Innenflächen der Deckplatten 5, 5' bedeckende Bindemittel 6, 6' dringt allmählich in die Schaumzementpaste 7 ein, so daß es sich mit dem Fasermaterial 8 verbindet, das in dem den aufgerauhten Flächen der Deckplatten 5, 5' naheliegenden Bereich der Schaumzementpaste 7 £k

verteilt ist. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. Die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte sollen vorzugsweise in einem abgeschlossenen Gehäuse durchgeführt werden, da die hohen Temperaturen und der hohe Druck, die durch die während des Erstarrens des Schaumzements auftretende Wärme und gasförmigen Stoffe erzeugt werden, eine festere Bindung zwischen den Deckplatten und den Füllmaterialien ermöglichen.

In Fig. 6 ist der Aufbau des Verbundmaterials dargestellt. Dabei sind zwei Deckplatten 5, ^ ' durch ein zv/ischengelagertes Kernmaterial 9 verbunden, wobei das Kernmaterial 9 aus einer Schaumzementpaste

besteht, die eine bestimmte Menge an Fasermaterial 8 enthält. Das JB

erfindungsgemäße Verbundmaterial hat den großen Vorteil, ein starkes Haftvermögen zwischen den Deckplatten 5. B' und dem zwischengelagerten Kernmaterial 9 auf Grund der Bindewirkung zwischen jedem Bauelement, dem Bindemittel und der Verbindung zwischen den im Kernmaterial 9 verteilten Fasermaterialien 8 und dem von den Innenflächen der Deckplatten 5, 5' in den an die aufgerauhten Flächen der Deckplatten 5, 5' angrenzenden Bereich des Kernmaterials 9 eindringenden Bindemittels zu besitzen. Außerdem hat das erfindungsgemäße Verbundmaterial eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Belastungen, wobei die Deckplatten 5, S* unempfindlich gegen Zug-, Druck-, Biege- und Stoßkräfte sind und das Kernmaterial 9 unempfindlich gegen Scherkräfte ist

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Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen von Verbundmaterial ist in den Figuren 7, 8, 9 und dargestellt. Vor dem Einfüllen der Schaumzementpaste werden in den Raum zwischen die Deckplatten 11, 11' eine Anzahl von Verbindungsblöcken 10 angeordnet und mit Hilfe des die Innenflächen der Deckplatten bedeckenden Bindemittels 12, 12' mit den Innenflächen der Deckplatten .11, 11' verbunden, wie aus den Figuren 7 und 8 ersichtlich ist. Danach wird die Schaumzementpaste in den Raum zwischen den Deckplatten 11, 1]' und den Verbindungsblöcken 10, wie im Ausführungsbeispiel in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt ist, in gleicher Weise eingefüllte Der erfindungsgemäß gestaltete Verbindungsblock besteht vorzugsweise aus Schaumzement mit einem spez. Gewicht von 1, 2-1, 5 oder aus jedem beliebigen härteren Material. Die Form des Verbindungsblocks sollte den Erfordern!sserLdes-Verwendungszwecks entsprechen. Außerdem sollten Vertiefungen 15 an der Innenfläche der Deckplatten 16, wie in Fig. 11 dargestellt ist, eingearbeitet sein, so daß der Verbindungsblock in die Vertiefung eingepaßt werden kann, um zwischen der Oberfläche des Schichtmaterials und den Verbindungsblöcken eine erhöhte Bindefestigkeit zu gewährleisten.

Der Aufbau des auf diese Weise erzeugten Verbundmaterials ist in Fig. 12 dargestellt. Zwei Deckplatten 11, ll' sind durch ein zwischengelagertes Kernmaterial 13 aus Schaumzementpaste, die eine bestimmte Menge Fasermaterial 14 und eine Anzahl Verbindungsblöcke 10 enthält, miteinander verbunden. Das so erzeugte Verbundmaterial hat den zusätzlichen Vorteil, eine große Widerstandsfähigkeit gegenüber Biege- und Scherkräften zu besitzen, wobei sich diese Widerstandsfähigkeit aus der Bindungswirkung der Deckplatten, des Kernmaterials und der, Verbindungsblöcke ergibt. ·-·--

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Beispiel 1
1. Vorbereitung des zwischengelagerten Kernmaterials

100 Gewicht steile gewöhnlicher Portlandzement werden mit 0, 17 Gewichtsteilen pulverisiertem Aluminium innig vermischt. Ein geringer Prozentsatz eines Oberflächenaktivierungsmittels und 0, 5 Gewichts -

d teile Polypropylen-Fasern der Abmessungen 10 χ 32 mm werden mit 55 Gewichtsteilen Wasser in einem Senkrecht -Zentrifugalmischer bei einer Drehzahl von 250-300 U/min vollständig vermischt. Darauf wird das Pulvergemisch allmählich dem Flüssigkeitsgemisch beigegeben φ

und weiter gemischt, so daß das pulverisierte Aluminium vollständig in der Zementpaste dispergiert. Nach vollständiger Dispersion des pulverisierten Aluminiums in der Zementpaste werden 0, 3 Gewichtsteile Natriumhydroxyd zugegeben, um die Schäumgeschwindigkeit der Zementpaste zu steuern.

2. Vorbereitung der Deckplatten

Die aufgerauhte Oberfläche der aus Asbest gefertigten Deckplatten wird mit einem Bindemittel, das aus 100 Gewichtsteilen Latex-Klebemittel

und 30 Gewicht stellen Portlandzement besteht, bestrichen. Jfe

3. Die im zweiten Verfahr ens schritt vorbereiteten Deckplatten werden fest in einem, den Erfordernissen des Verwendungszwecks entsprechenden Abstand gehalten, und die im ersten Verfahrens schritt erzeugte Zementpaste wird in den Raum zwischen die Deckplatten eingefüllt, wenn das Bindemittel leicht angezogen hat. Das so erzeugte Verbundmaterial besitzt etwa 50 % mehr Widerstandsfähigkeit als herkömmliches Verbundmaterial gegenüber den Trennkräften, die auf die Verbundelemente einwirken.

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Beispiel 2

1. Vorbereitung des zwischengelagerten Kernmaterials - entspricht Beispiel 1

2. Vorbereitung der Deckplatten

Die aufgerauhte Oberfläche der aus Asbest gefertigten Deckplatten wird mit einem aus 100 Gewicht stellen Latex-Klebemittel und 30 Gewichtsteilen Portlandzement bestehenden Bindemittel überzogen. Dann wird eine Anzahl von Verbindungsblöcken, die durch Zerschneiden solcher Deckplatten hergestellt wurden, zwischen die Deckplatten eingepaßt und mit Hilfe des vorerwähnten Bindemittels mit den Deckplatten verbunden. Die Dicke der Verbindungsblöcke sollte so bemessen sein, daß sie den Erfordernissen des Verwendungszwecks entspricht.

3. Die Deckplatten werden mit den dazwischen angeordneten Verbindungsblöcken festgespannt; die im ersten Verfahrensschritt erzeugte Zement paste wird in den Raum zwischen die Deckplatten und die Verbindungsblöcke eingefüllt, wenn das Bindemittel leicht angezogen hat. Das so erzeugte Verbundmaterial besitzt etwa 80 % mehr Widerstandsfähigkeit als herkömmliches Verbundmaterial gegenüber den auf die Verbundelemente einwirkenden Trennkräfte.

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Claims

Patentansprüche

1. Verbundmaterial insbesondere für Bauzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei äußeren Deckplatten ein mit
Fasermaterialien zersetzter Schaumzement als Füllmaterial und als die Platten gegeneinander festlegender Kern angeordnet ist.

2. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasermaterial wenigstens eines der Gruppe der gewöhnlichen Stapelfasern, Mehrfachfäden, Einfachfäden, bandförmigen Fasern und Kurzfasern entnommen ist.

3. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fasermaterial wenigstens eines der Gruppe der Asbestfasern und Glasfasern entnommen ist.

4. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Schaumzement enthaltene Menge an Fasermaterialien weniger als 10 Gewichts-% des Schaumzements beträgt.

5. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeic hn e t, daß jede Deckplatte eine aufgerauhte Oberfläche aufv/eist.

6. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten Gipsplatten sind.

7. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten Fournierplatten sind.

8. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten Kunstharzplatten sind.

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9. Verbundmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zwischen den äußeren Deckplatten Verbindungsblöcke angeordnet sind.

10. Verbundmaterial mindestens nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Deckplatte dem Querschnitt der Verbindungsblöcke entsprechende Vertiefungen vorgesehen sind.

11. Verbundmaterial nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verbindungsblock aus einem Schaumzement mit einem spez. Gewicht von 1, 2-1, 5 besteht.

12. Verfahren zum Herstellen von Verbundmaterial insbesondere für Bauzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß eine ein Füllmaterial darstellende Masse aus Schaumzement und Fasermaterial hergestellt wird und unabhängig davon Deckplatten, die dann unter Druck mit dem Füllmaterial unter Zwischenschaltung eines Bindemittels verbunden werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Oberflächenaktivierungsmittel, Metallpulver, ein Katalysator, Fasermaterialien und eine geringe Menge Wasser miteinander vermischt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugewandten Flächen der Deckplatten aufgerauht und vor dem Einbringen des Füllmaterials mit einem Bindemittel bestrichen werden.

15. Verfahren mindestens nach Anspruch 12. dadurch gekennzeichnet, daß der Verbund aus Deckplatten und Füllmaterial mehr als 8 Stunden unter Druck gehalten wird.

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16. Verfahren mindestens nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem geschlossenen Gehäuse unter hohen Temperaturen und hohem Druck vorgenommen wird.

17. Verfahren mindestens nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die mit Abstand aufgestellten Deckplatten zunächst durch ein Bindemittel gehaltene Verbindungsblöcke angeordnet und dann das Füllmaterial eingeführt wird.

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L β e f s e ί t